本文是一篇关于酸性条件下内源性蛋白水解对鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）肌原纤维结构变化影响的原创性研究论文。该研究由Fang Yang、Wenshui Xia、Turid Rustad、Yanshun Xu和Qixing Jiang共同完成，分别来自中国江南大学食品科学与技术学院和国家重点实验室，以及挪威科技大学生物技术系。该研究于2016年发表在《International Journal of Food Science and Technology》期刊上。

研究背景

鱼类及其制品的质地在凝胶化过程中对其质量和价格具有重要影响。发酵是改善鱼类制品凝胶特性的有效方法之一。在发酵过程中，由于碳水化合物的代谢，乳酸的积累导致pH值下降，进而引起肌原纤维蛋白的变性，形成三维有序网络结构，从而赋予鱼类制品弹性和良好的口感。然而，酸性条件下的内源性蛋白水解对肌原纤维结构的影响尚未得到充分研究。因此，本研究旨在通过光谱技术探讨酸性条件下内源性蛋白水解对鲢鱼肌原纤维结构变化的影响。

研究方法

研究分为三个实验组：对照组（C）、酸化组（AG）和内源性蛋白酶组（EG）。每组实验均使用鲢鱼背肌制备肌原纤维蛋白和内源性蛋白酶提取物。通过荧光光谱、紫外光谱和拉曼光谱等技术，研究了三组样品在不同条件下的肌原纤维结构变化。

1. 样品制备：对照组（C）添加蛋白酶抑制剂，酸化组（AG）添加葡萄糖酸-δ-内酯（GDL）和蛋白酶抑制剂，内源性蛋白酶组（EG）添加GDL和内源性蛋白酶提取物。所有样品在40°C下孵育6小时后进行光谱分析。
2. 荧光光谱分析：通过内源性色氨酸荧光光谱和外源性荧光光谱，研究了色氨酸残基的微环境变化和蛋白质表面疏水性（SHANS）的变化。
3. 紫外光谱分析：通过二阶导数紫外光谱，分析了芳香族氨基酸残基（如酪氨酸和色氨酸）的微环境变化。
4. 拉曼光谱分析：通过拉曼光谱，研究了蛋白质二级和三级结构的变化，特别是二硫键、酪氨酸双峰带和酰胺I、III区域的变化。

研究结果

1. 内源性色氨酸荧光光谱：结果显示，随着pH值的下降，色氨酸荧光强度显著降低，且波长发生红移。内源性蛋白酶的加入进一步降低了荧光强度，表明色氨酸残基在酸性条件下暴露于极性环境中。
2. 表面疏水性（SHANS）：酸化组的表面疏水性显著降低，而内源性蛋白酶组的表面疏水性有所增加，表明内源性蛋白酶能够水解肌原纤维凝胶，暴露更多的疏水基团。
3. 二阶导数紫外光谱：酸化组的紫外光谱发生红移，而内源性蛋白酶组的紫外光谱向短波长方向移动，表明酪氨酸残基在酸性条件下被埋入疏水核心，而内源性蛋白酶则增加了其微环境的极性。
4. 拉曼光谱：拉曼光谱显示，酸化和内源性蛋白酶处理均未导致新的二硫键形成。此外，酸化和内源性蛋白酶处理均导致α-螺旋结构减少，β-折叠和无规卷曲结构增加，这不利于凝胶强度的维持。

结论

研究表明，pH值的下降增加了肌原纤维蛋白的平均疏水性，但降低了表面疏水性，这可能是由于酪氨酸等芳香族残基的疏水相互作用增强所致。内源性蛋白酶能够水解部分残基，导致疏水氨基酸残基暴露于极性环境中，从而降低了疏水相互作用，导致凝胶强度下降。此外，酸化和内源性蛋白酶处理均未导致新的二硫键形成，且α-螺旋结构减少，β-折叠和无规卷曲结构增加，这进一步解释了内源性蛋白酶对凝胶强度的负面影响。

研究意义

本研究通过光谱技术揭示了酸性条件下内源性蛋白水解对鲢鱼肌原纤维结构的影响，为理解鱼类制品在发酵过程中质地变化的机制提供了新的见解。研究结果对优化鱼类制品的发酵工艺、改善其质地特性具有重要的理论和应用价值。

研究亮点

1. 新颖的研究方法：本研究首次结合荧光光谱、紫外光谱和拉曼光谱技术，系统研究了酸性条件下内源性蛋白水解对肌原纤维结构的影响。
2. 重要的发现：研究揭示了内源性蛋白酶在酸性条件下对肌原纤维结构的破坏作用，特别是对凝胶强度的负面影响，为鱼类制品的发酵工艺优化提供了理论依据。
3. 广泛的应用前景：研究结果不仅对鱼类制品的发酵工艺具有指导意义，还可为其他蛋白质类食品的加工和保存提供参考。

其他有价值的内容

本研究还通过拉曼光谱分析了蛋白质二级结构的变化，发现酸化和内源性蛋白酶处理均导致α-螺旋结构减少，β-折叠和无规卷曲结构增加，这为进一步理解蛋白质结构变化与凝胶特性之间的关系提供了新的视角。

总之，本研究通过多光谱技术的综合应用，深入探讨了酸性条件下内源性蛋白水解对鲢鱼肌原纤维结构的影响，为鱼类制品的发酵工艺优化和质地改善提供了重要的科学依据。